Описание принципиальной схемы
Лабораторная установка состоит из трёх устройств: А1, А2, А3.
Устройство А1 (в соответствии с рисунком 1) представляет собой ГСК с колебательным LC-контуром и трёхточечной емкостной связью (L1,C1,C2).
Коэффициент усиления усилителя, выполненного на транзисторе VT1, регулируется с помощью R4 (150 Ом). Частота генератора может изменятся путём закорачивания части индуктивности L1 с помощью тумблера SA3. Напряжение питания изменяется в небольших пределах резистором R6.
Устройство A2 (в соответствии с рисунком 2) представляет собой генератор RC-типа с мостом Вина (М1) в цепи обратной связи, который переключается к входу усилителя в помощью переключателя SA4.
Усилитель собран на транзисторная VT1, VT2, VT3 типа КТ312А. Первый каскад собран по схеме эмиттерного повторителя (VT1). В усилителе осуществляется ОС по цепи C10-R13-R14, позволяющая регулировать коэффициент усиления при помощи резистора R14.
Устройство А3 (в соответствии с рисунком 3) представляет собой RC-генератор гармонических колебаний, выполненный на операционном усилителе DA1 в интегральном исполнении типа 153УД2. ПОС выполнения в виде Г-образной RC-цепи (ПОС1) и моста Вина (ПОС2). Переключение цепи обратной связи с ПОС1 на ПОС2, осуществляется переключателем SA6.
Для получения необходимого коэффициента усиления введена цепь ООС, состоящая из R1, R2, R3, R4, R11 и светодиодов HL1, HL2. Для стабилизации амплитуды выходного напряжения генератора используется цепь, состоящая из резисторов R3, R4 и светодиодов HL1, HL2.
Выполнение лабораторной работы.
Задание 1.
Исследовать работу LC-генератора, снять осциллограммы в указанных точках схемы, измерить номинальную частоту выходного напряжения
(при UП=12В), найти δƒ при измерении UП на 10%, определить индуктивность (рисунок 1).
Таблицы измеренных значения для задания 1.
|
При L=L1/2 |
При L=L1 |
|||
|
Uвых.m, В |
ƒГ(UП=12В), кГц |
ƒГ(UП=10.8В), кГц |
ƒГ, кГц |
|
|
2.8 |
931.018 |
932.320 |
615.976 |
|
Снятые осциллограммы напряжений Uб1, U к1, U с2, U L2, U вых приведены на рисунке 4.
Величину индуктивности можно определить из формулы для частоты колебательного контура:
1 1
L1= ───── = ──────────────────── = 8.592 мкГн.
4π2ƒ2C 4*9.8586*0.868*1012*3400*10-12
При уменьшении питания на 10% частота меняется и коэффициент нестабильности определяется по следующей формуле:
∆ƒ
δƒ = ─── *100% = 100%*(932320-931018)/931018=0.1398%
ƒн
Индуктивность при полностью включенной катушке определим из той же формулы:
1 1
L1= ───── = ──────────────────── = 19.657 мкГн.
4π2ƒ2C 4*9.8586*0.380*1012*3400*10-12
Задание 2.
Исследовать работу RC-генератора на транзисторах, снять осциллограммы в указанных точках схемы, измерить и рассчитать частоту колебаний генератора при R1=R2=51 кОм, С1=С2=5600 пФ и С1+С3=С2+С4=8600 пФ (рисунок 2).
Снятые осциллограммы напряжений Uк3, U э3, U вых приведены на рисунке 5.
Таблица измеренных значений:
|
ƒГ ,(SA5-0), Гц
|
ƒГ ,(SA5-1), Гц
|
|
1322 |
924 |
При выключенном переключателе SA5 емкость С1=5600 пФ, найдём расчётное значение частоты:
1 1
ƒ= ───── = ────────────────── = 557 Гц
2πRC 6.28*51000*5600*10-12
При включенном переключателе SA5 емкость С1+С3=С2+С4=8600 пФ, найдём расчётное значение частоты:
1 1
ƒ= ───── = ────────────────── = 363 Гц
2πRC 6.28*51000*8600*10-12
Таким образом расчётные и измеренные частоты приблизительно равны.
При повышении KU>4..5 происходит нелинейные искажения, которые вызваны тем, что коэффициент передачи ОС с мостом Вина равен 3. Из-за того, что усиливается энергия сильнее (интенсивнее), чем она теряется, происходит выход усилителя из активного режима в режим насыщения, где очень велики нелинейные искажения.
При уменьшении KU<3 не будет автоколебаний по причине того, что не выполняется условие баланса амплитуд работы автоколебательных генераторов. То есть потери в цепи ОС больше, чем усиление усилителя.
Задание 3.
Исследовать работу RC-генератора на основе ОУ. Снять осциллограммы в указанных точках схемы. Измерить частоту выходного напряжения. Рассчитать и сравнить с измеренной частоту колебаний генератора при подключении ПОС1 и ПОС2 (рисунок 3).
Таблица измеренных значений:
|
ƒГ ,(ПОС1), Гц
|
ƒГ ,(ПОС2), Гц
|
|
912 |
720 |
При ПОС1 ОС осуществляется Г-образной RC-цепочкой. Вычислили частоту генератора:
ƒ0 = 1/(2π6½RC) = 1/(2π6½*15*103*6800*10-12) = 637 Гц
При ПОС2 ОС осуществляется мостом Вина. Произведём расчёт частоты генератора:
1 1
ƒ= ───── = ────────────────── = 664 Гц
2πRC 6.28*51000*4700*10-12